CN110793430A - 绝对电角度检测方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝对电角度检测方法、系统及计算机可读存储介质，该方法包括：获取与第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与第二方向磁分量对应的角度余弦信号；根据角度正弦信号、角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号；确定定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值；获取霍尔传感器检测的霍尔信号，并根据霍尔信号确定磁编码器的极性位置；根据相对电角度值和极性位置，计算获得绝对电角度。本发明通过定标补偿公式对磁编码器检测的信号进行修正，避免偏置误差和高次谐波的影响，从而提高计算得到的相对电角度和绝对电角度的精确度。

Description

绝对电角度检测方法、系统及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及电磁结构及信号处理技术领域，尤其涉及一种磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质。
背景技术
目前，利用磁阻传感器芯片（MR）和各向异性磁阻传感器芯片（AMR）进行角度位置检测的磁编码器已经被用于多种控制系统中，该种磁编码器对被测旋转磁场在切向-轴向平面，或者切向-径向平面，或者径向-轴向平面的磁场分量进行检测，并输出电压信号。但是，由于MR和AMR磁阻传感器只对磁场的量值敏感，而对其极性不敏感，当被测磁钢的磁场旋转360°电角度，即磁场进行一个周期的变化的时候，磁阻传感器的输出信号有两个周期的变化。因此，磁阻传感器的这种信号不是被测磁场的绝对电角度信号，即，现有的磁编码器也就无法对被测磁钢的绝对电角度进行测量。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种磁编码器、绝对电角度检测方法、系统及可读存储介质，旨在解决现有磁编码器无法对被测磁钢的绝对电角度进行精确测量的问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种磁编码器的绝对电角度的检测方法，所述磁编码器包括用于检测第一方向磁分量的磁阻传感器、以及用于检测第二方向磁分量和极性位置的霍尔传感器，或包括用于检测第一方向磁分量和第二方向磁分量的磁阻传感器和用于检测极性位置的霍尔传感器，所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的方向垂直；所述绝对电角度的检测方法包括：
获取与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号；
根据所述角度正弦信号、所述角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号；
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值；
获取所述霍尔传感器检测的霍尔信号，并根据所述霍尔信号确定所述磁编码器的极性位置；
根据所述相对电角度值和所述极性位置，计算获得绝对电角度。
优选地，所述获取与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号的步骤，还包括：
获取被测磁钢旋转一周的周期电压信号，所述周期电压信号包括与所述第一方向磁分量对应的预定标正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的预定标余弦信号；
将所述周期电压信号代入偏置误差计算公式和谐波幅值补偿计算公式中，获得所述电压信号的偏置误差和谐波幅值补偿，并分别存储为预设正弦信号的偏置误差Vs0，预设余弦信号的偏置误差Vc0，预设正弦信号的谐波幅值补偿Vsn，预设余弦信号的谐波幅值补偿Vcn。
优选地，所述确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值的步骤包括：
判断所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度是否在预设角度区间内，所述预设角度区间为-45°至45°以及135°至225°；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度在所述预设角度区间内，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
Figure 851391DEST_PATH_IMAGE001
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度不在所述预设角度区间内，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
；
其中，θ为被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号。
优选地，所述确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值的步骤包括：
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为(-45°，45°]，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 282689DEST_PATH_IMAGE003
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为(45°，135°]，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为（135°，225°] ，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 39741DEST_PATH_IMAGE005
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为(225°，315°]，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
；
当相对电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值；
其中，θ为第n次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；θn+1为第n+1次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号；K1、K2、K3、K4、L1、L2、L3、L4、L5和L6为预设常数。
优选地，所述当迭代电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值的步骤，包括：
判断迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值是否小于第一预设阈值；
若迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值小于所述第一预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
优选地，所述当迭代电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值的步骤，包括：
判断迭代次数n+1是否等于第二预设阈值；
若迭代次数等于第二预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
优选地，所述根据所述相对电角度值和所述极性位置，计算获得绝对电角度的步骤包括：
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的N极侧，根据第一角度计算公式计算获得绝对电角度；
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的S极侧，根据第二角度计算公式计算获得绝对电角度。其中，第一角度计算公式为：θ=θc/2，第二角度计算公式为：θ=θc/2+180°，θ为绝对电角度，θc为相对电角度值。
本发明还提供一种绝对电角度检测系统，所述绝对电角度检测系统包括磁编码器以及控制装置，所述磁编码器包括用于检测第一方向磁分量的磁阻传感器、以及用于检测第二方向磁分量和极性位置的霍尔传感器，或包括用于检测第一方向磁分量和第二方向磁分量的磁阻传感器和用于检测极性位置的霍尔传感器，所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的方向垂直；所述控制装置包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上的可被所述处理器执行的绝对电角度检测程序，其中，所述绝对电角度检测程序被所述处理器执行时，实现如上述的绝对电角度检测方法的步骤。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有绝对电角度检测程序，其中，所述绝对电角度检测程序被处理器执行时，实现如上所述的绝对电角度检测方法的步骤。
本发明技术方案中，通过定标补偿公式对磁编码器检测的信号进行修正，避免偏置误差和高次谐波的影响，从而提高计算得到的相对电角度和绝对电角度；通过设置霍尔传感器，从而可判别出磁编码器面对待测磁钢的N极还是S极，计算得出被测磁钢的绝对电角度。
附图说明
图1为本发明绝对电角度检测方法第一实施例的流程示意图；
图2为本发明绝对电角度检测方法第二实施例的部分流程示意图；
图3为本发明实施例方案中涉及的系统的硬件结构示意图；
图4为本发明一种实施例中磁编码器与待测磁钢的检测状态示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例涉及的绝对电角度检测方法主要应用于绝对电角度测试系统，用于检测转子磁钢的绝对电角度，绝对电角度测试系统包括磁编码器、系统控制器、存储器。
参照图3，图3为本发明实施例方案中涉及的系统结构示意图。本发明实施例中，控制器可以包括处理器1001（例如CPU），通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信；用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard）；网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）；存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器，存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
所述磁编码器包括用于检测第一方向磁分量的磁阻传感器、以及用于检测第二方向磁分量和极性位置的霍尔传感器，或包括用于检测第一方向磁分量和第二方向磁分量的磁阻传感器和用于检测极性位置的霍尔传感器，所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的方向垂直。
在一实施例中，磁编码器包括磁阻传感器和霍尔传感器，其中，磁阻传感器为检测单一方向的MR传感器或AMR传感器，磁阻传感器为平面式元器件。磁阻传感器的数量为两个，一个磁阻传感器仅对一个方向的磁分量进行测量，两个磁阻传感器分别对两个呈正交方向的磁分量进行测量，从而使得磁编码器可实现二维磁场的测量，两个磁阻传感器检测的磁分量方向可以与被测磁钢的切向和轴向同向，也可以与被测磁钢的径向和切向同向，还可以与被测磁钢的径向和轴向同向。在本实施例中的所述第一方向磁分量和第二方向磁分量可以分别为被测磁钢的切向磁分量和轴向磁分量。
在另一实施例中，磁编码器包括磁阻传感器和霍尔传感器，其中，磁阻传感器为检测单一方向的MR传感器或AMR传感器，磁阻传感器为平面式元器件。磁阻传感器的数量为一个，一个磁阻传感器仅对一个方向的磁分量进行测量，该磁阻传感器与霍尔传感器分别对两个呈正交方向的磁分量进行测量，从而使得磁编码器可实现二维磁场的测量。
在又一实施例中，磁编码器包括磁阻传感器和霍尔传感器，其中，磁阻传感器为检测两个正交方向的MR传感器或AMR传感器，磁阻传感器为平面式元器件。磁阻传感器的数量为一个，从而使得磁编码器可实现二维磁场的测量。
由于霍尔传感器检测被测磁钢生成的霍尔信号的周期数和被测磁钢磁场的周期数相同，因而可以利用霍尔信号确定磁编码器所面对被测磁钢的极性位置是N极还是S极。如图4所示，磁编码器1与被测磁钢4的位置相对，图4（c）的坐标系中I方向为切向，II方向为轴向，III方向为径向。其中，被测磁钢4为转子，磁阻传感器和霍尔传感器可以是分开的器件，也可以是通过集成的方式集成在一起的器件。
本发明能够利用磁阻传感器对被测磁钢4的两个方向的磁分量进行检测，并且利用信号处理技术计算出被测磁钢4的相对电角度的值；或者进一步利用霍尔传感器和信号处理技术计算出被测磁钢4绝对电角度。
在本发明中，磁编码器可检测二维磁场，即可以是被测磁钢的切向-轴向磁分量，也可以是被测磁钢的径向-切向磁分量，还可以是被测磁钢的径向-轴向磁分量，为描述方便，本发明以下实施例中，以磁阻传感器检测轴向-切向磁分量为例进行说明。本领域技术人员可以理解的是，本发明在针对径向-切向磁分量或径向-轴向磁分量进行检测时，仅需要调整磁阻传感器的检测平面与被测磁分量在同一平面，并适应性的调整霍尔传感器与被测磁钢相对位置关系即可实现。为描述方便，本发明以下实施例中，切向磁场、轴向磁场和径向磁场均表示磁场中切向磁分量分布、轴向磁分量分布和径向磁分量分布，而非独立存在的磁场。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的硬件结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
继续参照图3，图3中作为一种计算机可读存储介质的存储器1005可以包括操作系统、网络通信模块以及绝对电角度检测程序。
在图1中，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
获取与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号；
根据所述角度正弦信号、所述角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号；
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值；
获取所述霍尔传感器检测的霍尔信号，并根据所述霍尔信号确定所述磁编码器的极性位置；
根据所述相对电角度值和所述极性位置，计算获得绝对电角度。其中，所述定标补偿公式为：
，式中，Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号，Vs(θ)为角度正弦信号，Vc(θ)为角度余弦信号，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs1为预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vc1为预设余弦信号的谐波幅值补偿。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
获取被测磁钢旋转一周的周期电压信号，所述周期电压信号包括与所述第一方向磁分量对应的预定标正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的预定标余弦信号；
将所述周期电压信号代入偏置误差计算公式和谐波幅值补偿计算公式中，获得所述电压信号的偏置误差和谐波幅值补偿，并分别存储为预设正弦信号的偏置误差Vs0，预设余弦信号的偏置误差Vc0，预设正弦信号的谐波幅值补偿Vsn，预设余弦信号的谐波幅值补偿Vcn；
所述偏置误差计算公式为：
Figure 656033DEST_PATH_IMAGE008
，
所述谐波幅值补偿计算公式为：
Figure 493338DEST_PATH_IMAGE009
，
其中，N为信号的周期数，n为第n次谐波，θ为被测磁钢的相对电角度，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs(θ)为周期电压信号的预定标正弦信号，Vc(θ)为周期电压信号的定标余弦信号，Vsn为预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vcn为预设余弦信号的谐波幅值补偿。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为-45°至45°/或135°至225°，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
Figure 955544DEST_PATH_IMAGE001
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为-45°至45°，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
；
其中，θ为被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为-45°至45°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 243623DEST_PATH_IMAGE003
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为45°至135°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为135°至225°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 806639DEST_PATH_IMAGE005
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为225°至315°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 251527DEST_PATH_IMAGE006
；
当相对电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值；
其中，θ为第n次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；θn+1为第n+1次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号；K1、K2、K3、K4、L1、L2、L3、L4、L5和L6为预设常数。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
判断迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值是否小于第一预设阈值；
若迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值小于所述第一预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
判断迭代次数n+1是否等于第二预设阈值；
若迭代次数等于第二预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的绝对电角度检测程序，并执行以下步骤：
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的N极侧，根据第一角度计算公式计算获得绝对电角度；
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的S极侧，根据第二角度计算公式计算获得绝对电角度。其中，第一角度计算公式为：θ=θc/2，第二角度计算公式为：θ=θc/2+180°，θ为绝对电角度，θc为相对电角度值。
本发明提供一种绝对电角度检测方法，请参照图1，在本发明第一实施例中，绝对电角度检测方法包括以下步骤：
步骤S100，获取与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号；
具体地，将磁编码器安装于被测磁钢的磁场区域，采用上文所述的磁编码器对被测磁钢的磁场进行检测，磁编码器能够输出对应的电压信号，该电压信号包括与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号。
步骤S200，根据所述角度正弦信号、所述角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号。其中，所述定标补偿公式为：
Figure 29176DEST_PATH_IMAGE011
，式中，Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号，Vs(θ)为角度正弦信号，Vc(θ)为角度余弦信号，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs1为预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vc1为预设余弦信号的谐波幅值补偿。
实际上，在采用磁编码器进行检测时，输出的电压信号中往往含有较多高次谐波，同时还含有因为控制电路的影响导致的偏置误差，为了提高检测的精度，有必要对磁编码器的偏置误差和输出电压信号中的高次谐波进行处理。在本实施例中，通过定标补偿公式对角度正弦信号和角度余弦信号进行修正，生成定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号，以提高精算得到的相对电角度和绝对电角度的精确度。其中，预设正弦信号的偏置误差Vs0、预设余弦信号的偏置误差Vc0、预设正弦信号的谐波幅值补偿Vs1、预设余弦信号的谐波幅值补偿Vc1可以在磁编码器第一次上电后由本领域技术人员预先输入并存储，也可以在每次磁编码器进行检测时由本领域技术人员输入。在本发明中，预设正弦信号的谐波幅值补偿中采用Vs1和Vsn表示，具体Vs1为第一次谐波预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vsn为第n次谐波预设正弦信号的谐波幅值补偿。本领域技术人员可以依此类推预设余弦信号的谐波幅值补偿。
步骤S300，确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值；
步骤S400，获取所述霍尔传感器检测的霍尔信号，并根据所述霍尔信号确定所述磁编码器的极性位置；
由于霍尔传感器检测被测磁钢生成的霍尔信号的周期数和被测磁钢磁场的周期数相同，因而可以利用霍尔信号确定磁编码器所面对被测磁钢的极性位置是N极还是S极。
步骤S500，根据所述相对电角度值和所述极性位置，计算获得绝对电角度。
具体地，若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的N极侧，根据第一角度计算公式计算获得绝对电角度；
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的S极侧，根据第二角度计算公式计算获得绝对电角度。其中，第一角度计算公式为：θ=θc/2，第二角度计算公式为：θ=θc/2+180°，θ为绝对电角度，θc为相对电角度值。
本发明技术方案中，通过定标补偿公式对磁编码器检测的信号进行修正，避免偏置误差和高次谐波的影响，从而提高计算得到的相对电角度和绝对电角度；通过设置霍尔传感器，从而可判别出磁编码器面对待测磁钢的N极还是S极，计算得出被测磁钢的绝对电角度。
请参照图2，图2为本发明绝对电角度检测方法第二实施例中部分流程示意图；基于上述实施例，在步骤S100之前包括：
步骤S600，获取被测磁钢旋转一周的周期电压信号，所述周期电压信号包括与所述第一方向磁分量对应的预定标正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的预定标余弦信号；
步骤S700，将所述周期电压信号代入偏置误差计算公式和谐波幅值补偿计算公式中，获得所述电压信号的偏置误差和谐波幅值补偿，并分别存储为预设正弦信号的偏置误差Vs0，预设余弦信号的偏置误差Vc0；
所述偏置误差计算公式为：
，
所述谐波幅值补偿计算公式为：
Figure 640734DEST_PATH_IMAGE013
，
其中，N为信号的周期数，n为第n次谐波，θ为被测磁钢的相对电角度，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs(θ)为周期电压信号的预定标正弦信号，Vc(θ)为周期电压信号的定标余弦信号，Vsn为第n次预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vcn为第n次预设余弦信号的谐波幅值补偿。
具体地，可以控制被测磁钢转动一周，磁编码器测量被测磁钢在这一周的电压信号为周期电压信号，再将周期电压信号代入偏置误差计算公式和谐波幅值补偿计算公式中，再将计算出来的偏置误差和谐波幅值存储起来，以用来对后续磁编码器检测的信号进行修正。
基于上述实施例，本发明绝对电角度检测方法第三实施例中步骤S300包括：
判断所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度是否在预设角度区间内，所述预设角度区间为-45°至45°以及135°至225°；
具体地,通过定标补偿正弦信号Vsc(θ)和/或定标余弦补偿信号Vcc(θ)的数值，判断所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度是否在预设角度区间(-45°，45°)、（135°，225°）内。
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度在所述预设角度区间内，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度不在所述预设角度区间内，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
；
其中，θ为被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号。
进一步地，本发明绝对电角度检测方法第四实施例中步骤S300包括：
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间；
由于高次谐波的影响，采用第三实施例提供的方法计算相对电角度，结果会有较大的误差，并且采用反三角函数计算量大。采用本实施例提供的方法以削弱高次谐波的影响并加快计算速度。被测磁钢旋转一周的角度分为4个角度区间，分别对应(-45°，45°]、(45°，135°]、（135°，225°] 、(225°，315°]，同样的，通过定标补偿正弦信号Vsc(θ)和/或定标余弦补偿信号Vcc(θ)的数值，判断所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度在哪个角度区间内。
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为-45°至45°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 736549DEST_PATH_IMAGE016
；
其中，K1、K2通过以下公式计算得到：
Figure 697683DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 519008DEST_PATH_IMAGE018
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为45°至135°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
；
其中，K3、K4通过以下公式计算得到：
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为135°至225°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 648004DEST_PATH_IMAGE021
；
其中，L1、L2、L3、通过以下公式计算得到：
Figure 199202DEST_PATH_IMAGE022
；
Figure 781494DEST_PATH_IMAGE023
Figure 972303DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 790087DEST_PATH_IMAGE025
Figure 320425DEST_PATH_IMAGE026
Figure 152246DEST_PATH_IMAGE027
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为225°至315°，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 655089DEST_PATH_IMAGE029
；
其中，L4、L5和L6通过以下公式计算得到：
Figure 102251DEST_PATH_IMAGE030
；
Figure 636131DEST_PATH_IMAGE031
Figure 4796DEST_PATH_IMAGE032
Figure 747941DEST_PATH_IMAGE034
；
Figure 436411DEST_PATH_IMAGE035
Figure 292372DEST_PATH_IMAGE036
Figure 6381DEST_PATH_IMAGE037
Figure 162556DEST_PATH_IMAGE038
Figure 428452DEST_PATH_IMAGE039
。
当相对电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值；
其中，θ为第n次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；θn+1为第n+1次迭代计算的迭代电角度值；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号；K1、K2、K3、K4、L1、L2、L3、L4、L5和L6为预设常数。
在本实施例中，通过设置4个不同的角度区间，并采用对应的迭代公式计算相对电角度，从而可减小高次谐波的影响，并且减小反三角函数使用，提高计算速度。
基于上述实施例，本发明绝对电角度检测方法第五实施例中，所述当相对电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值的步骤包括：
判断迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值是否小于第一预设阈值；
若迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值小于所述第一预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
在本发明绝对电角度检测方法第六实施例中，所述当相对电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值的步骤包括：
判断迭代次数n+1是否等于第二预设阈值；
若迭代次数等于第二预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
第五实施例通过设置第一预设阈值以判断相邻两次迭代计算得到的迭代电角度值的误差是否在预设范围内，从而可控制迭代是否继续。第六实施例通过设置第二预设阈值以判断迭代的总次数是否达到预设次数，从而可控制迭代是否继续。本领域技术人员可根据实际需求自行设置第一预设阈值和第二预设阈值，并可采用第五实施例和第六实施例中的任意一种方法决定迭代是否继续。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质。
本发明计算机可读存储介质上存储有绝对电角度检测程序，其中，绝对电角度检测程序被处理器执行时，实现如上述的绝对电角度检测方法的步骤。
其中，绝对电角度检测程序被执行时所实现的方法可参照本发明绝对电角度检测方法的各个实施例，此处不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁编码器的绝对电角度的检测方法，其特征在于，所述磁编码器包括用于检测第一方向磁分量的磁阻传感器、以及用于检测第二方向磁分量和极性位置的霍尔传感器，或包括用于检测第一方向磁分量和第二方向磁分量的磁阻传感器和用于检测极性位置的霍尔传感器，所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的方向垂直；所述绝对电角度的检测方法包括：
获取与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号；
根据所述角度正弦信号、所述角度余弦信号和定标补偿公式计算定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号；
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值；
获取所述霍尔传感器检测的霍尔信号，并根据所述霍尔信号确定所述磁编码器的极性位置；
根据所述相对电角度值和所述极性位置，计算获得绝对电角度；其中，所述定标补偿公式为：
Figure 70094DEST_PATH_IMAGE001
，
式中，Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号，Vs(θ)为角度正弦信号，Vc(θ)为角度余弦信号，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs1为预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vc1为预设余弦信号的谐波幅值补偿。
2.如权利要求1所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述获取与所述第一方向磁分量对应的角度正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的角度余弦信号的步骤，还包括：
获取被测磁钢旋转一周的周期电压信号，所述周期电压信号包括与所述第一方向磁分量对应的预定标正弦信号和与所述第二方向磁分量对应的预定标余弦信号；
将所述周期电压信号代入偏置误差计算公式和谐波幅值补偿计算公式中，获得所述电压信号的偏置误差和谐波幅值补偿，并分别存储为预设正弦信号的偏置误差Vs0，预设余弦信号的偏置误差Vc0，预设正弦信号的谐波幅值补偿Vsn，预设余弦信号的谐波幅值补偿Vcn；
所述偏置误差计算公式为：
Figure 510433DEST_PATH_IMAGE002
，
所述谐波幅值补偿计算公式为：
Figure 690879DEST_PATH_IMAGE003
，
其中，N为信号的周期数，n为第n次谐波，θ为被测磁钢的相对电角度，Vs0为预设正弦信号的偏置误差，Vc0为预设余弦信号的偏置误差，Vs(θ)为周期电压信号的预定标正弦信号，Vc(θ)为周期电压信号的定标余弦信号，Vsn为第n次预设正弦信号的谐波幅值补偿，Vcn为第n次预设余弦信号的谐波幅值补偿。
3.如权利要求2所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值的步骤包括：
判断所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度是否在预设角度区间内，所述预设角度区间为-45°至45°以及135°至225°；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度在所述预设角度区间内，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
Figure 149542DEST_PATH_IMAGE004
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度不在所述预设角度区间内，则根据以下公式计算被测磁钢的相对电角度值：
Figure 491662DEST_PATH_IMAGE005
；
其中，θ为被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号。
4.如权利要求2所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间，并根据所述角度区间对应的预设三角函数计算被测磁钢的相对电角度值的步骤包括：
确定所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为(-45°，45°]，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 419298DEST_PATH_IMAGE006
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为(45°，135°]，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 137855DEST_PATH_IMAGE007
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为（135°，225°] ，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
；
若所述定标补偿正弦信号和定标补偿余弦信号对应的角度区间为(225°，315°]，则根据以下公式迭代计算被测磁钢的迭代电角度值：
Figure 291942DEST_PATH_IMAGE009
；
当相对电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值；
其中，θ为第n次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；θn+1为第n+1次迭代计算的被测磁钢的相对电角度；Vsc(θ)为定标补偿正弦信号，Vcc(θ)为定标余弦补偿信号；K1、K2、K3、K4、L1、L2、L3、L4、L5和L6为预设常数。
5.如权利要求4所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述预设常数K1、K2、K3、K4、L1、L2、L3、L4、L5和L6分别通过以下公式计算得到：
Figure 831508DEST_PATH_IMAGE010
；
Figure 229122DEST_PATH_IMAGE011
；
Figure 272164DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 107582DEST_PATH_IMAGE014
Figure 308887DEST_PATH_IMAGE015
Figure 472016DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure 389156DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure 27948DEST_PATH_IMAGE018
；
Figure 784999DEST_PATH_IMAGE020
Figure 341883DEST_PATH_IMAGE021
Figure 202391DEST_PATH_IMAGE022
Figure 870133DEST_PATH_IMAGE023
；
Figure 617640DEST_PATH_IMAGE024
；
Figure 693229DEST_PATH_IMAGE026
；
Figure 399783DEST_PATH_IMAGE029
Figure 969304DEST_PATH_IMAGE030
Figure 887899DEST_PATH_IMAGE032
Figure 578992DEST_PATH_IMAGE033
Figure 776755DEST_PATH_IMAGE034
。
6.如权利要求4所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述当迭代电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值的步骤，包括：
判断迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值是否小于第一预设阈值；
若迭代电角度θn+1与迭代电角度θn的差值小于所述第一预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
7.如权利要求4所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述当迭代电角度或迭代次数是否符合预设迭代规则，设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值的步骤，包括：
判断迭代次数n+1是否等于第二预设阈值；
若迭代次数等于第二预设阈值，则设置迭代电角度值θn+1为被测磁钢的相对电角度值。
8.如权利要求1至7中任一项所述的绝对电角度检测方法，其特征在于，所述根据所述相对电角度值和所述极性位置，计算获得绝对电角度的步骤包括：
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的N极侧，根据第一角度计算公式计算获得绝对电角度；
若所述极性位置为所述磁编码器位于被测磁钢的S极侧，根据第二角度计算公式计算获得绝对电角度；其中，第一角度计算公式为：θ=θc/2，第二角度计算公式为：θ=θc/2+180°，θ为绝对电角度，θc为相对电角度值。
9.一种绝对电角度检测系统，其特征在于，所述绝对电角度检测系统包括磁编码器以及控制装置，所述磁编码器包括用于检测第一方向磁分量的磁阻传感器、以及用于检测第二方向磁分量和极性位置的霍尔传感器，或包括用于检测第一方向磁分量和第二方向磁分量的磁阻传感器和用于检测极性位置的霍尔传感器，所述第一方向磁分量和第二方向磁分量的方向垂直；所述控制装置包括处理器、存储器、以及存储在所述存储器上的可被所述处理器执行的绝对电角度检测程序，其中，所述绝对电角度检测程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的绝对电角度检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有绝对电角度检测程序，其中，所述绝对电角度检测程序被处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的绝对电角度检测方法的步骤。
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